工学航道工程学船闸的结构荷载与设计.ppt

1234567891011121314151617（2）撞击力计算公式：）撞击力计算公式：采用经验公式计算船舶的撞击力，采用经验公式计算船舶的撞击力，其计算公式为其计算公式为p c =0.9kW 2/3式中Pc 船舶撞击力，KN；W 船舶（队）排水量，t；K 系数：闸室K=1.0，引航道中导航建筑的直线段K=1.67，曲线段K=2.0。（6-13）18（3 3）撞击力方向及分布：）撞击力方向及分布：船舶撞击力的作用方向垂直于船舶撞击力的作用方向垂直于建筑物表面。撞击力分布长度可按建筑物表面。撞击力分布长度可按下列公式计算：下列公式计算：y2-3Ly=2b Ly Ld（6-16）（6-17）式中Ly 沿墙长方向的分布长，m；y 撞击点至计算截面的高度，m；b 计算截面处的墙厚度，m；Ld 墙分块长度，m。19（4 4）船舶系缆力（闸室设计用）船舶系缆力（闸室设计用）由配缆破断力计算确定。设计时，可根据过闸船舶的载重量，按表6-3 选用。船舶系缆力在建筑物长度方向上的分布与船舶撞击力相同。204 4波浪压力波浪压力（1）平原地区船闸，按有限水深公式计算2hw=0.0151W(H D)0.332Lw=0.104W H0.57 D0.33（6-18）（6-19）式中 2hw波高，m；2LwWHD波长，m；计算风速，m/s；水深，m；吹程，Km，河道船闸宜取5倍闸前水面宽度21（2）狭长山谷地带的船闸，按官厅水库公式计算：2hw=0.0166W1.25 D0.332Lw=10.4(2hw)0.8（6-20）（6-21）式中D吹程，km，库区船闸取闸前沿水面至对岸的最大直线距离。225、水流力作用于建筑物各部件上的水流力可按下式计算：（6-22）式中 F水流力，kN；v计算流速，ms；Cw水流力系数，与计算构件的断面形状等因素有关，可取为1.22.0；r水的重度，KN/m3；g重力加速度，取981ms2；A构件在与水流流向垂直的平面上的投影面积(m)。计算流速采用建筑物使用期间，在其所处范围内可能出计算流速采用建筑物使用期间，在其所处范围内可能出现的最大平均流速。现的最大平均流速。Arv 2-2 gF=Cw23二、计算情况及荷载组合二、计算情况及荷载组合1计算情况计算情况起控制作用的组合方式，是指在建造、使用、检起控制作用的组合方式，是指在建造、使用、检修等各个时期，影响结构与地基强度和稳定性的修等各个时期，影响结构与地基强度和稳定性的，作用在船闸结构上的外荷载所可能出现的最不，作用在船闸结构上的外荷载所可能出现的最不利组合。出现这种荷载组合的工作情况通常称为利组合。出现这种荷载组合的工作情况通常称为计算情况。计算情况。船闸结构的计算情况，主要有运用、检修、完建船闸结构的计算情况，主要有运用、检修、完建、施工和特殊工况等，可根据工程的具体情况分、施工和特殊工况等，可根据工程的具体情况分析选取。析选取。24（1）运用情况：）运用情况：1）闸室内为上游最高通航水位，墙后地下水取可能出）闸室内为上游最高通航水位，墙后地下水取可能出现的最低地下水位或墙后排水管水位。此时，除水压力，现的最低地下水位或墙后排水管水位。此时，除水压力，土压力及自重力等荷载外，还应考虑船舶撞击力的作用。土压力及自重力等荷载外，还应考虑船舶撞击力的作用。这种计算情况的特点是指向回填土方向的水平力最大。这种计算情况的特点是指向回填土方向的水平力最大。2）闸室内为下游最低通航水位，墙后取可能出现的最）闸室内为下游最低通航水位，墙后取可能出现的最高地下水位或墙后排水管水位。此时，除水压力，土压力高地下水位或墙后排水管水位。此时，除水压力，土压力及自重力等荷载外，还应考虑系缆力及闸面活荷载的作及自重力等荷载外，还应考虑系缆力及闸面活荷载的作用。用。这种计算情况的特点是指向闸室方向的水平力较这种计算情况的特点是指向闸室方向的水平力较大。大。3）当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物）当船闸与其他水工建筑物并列布置时，相邻建筑物进行检修的不利水位；进行检修的不利水位；4）可能出现的最大水位差的其他不利组合。）可能出现的最大水位差的其他不利组合。25（2）检修情况检修情况船闸检修时，可能的最不利水位组合，是将闸船闸检修时，可能的最不利水位组合，是将闸室内的水完全抽干，墙后地下水处于检修期可能室内的水完全抽干，墙后地下水处于检修期可能出现的最高水位，并有闸面活荷载的作用。这种出现的最高水位，并有闸面活荷载的作用。这种计算情况的特点是指向闸室方向的水平力较大，计算情况的特点是指向闸室方向的水平力较大，对于透水闸底的闸室，其渗透压力较大。对于透水闸底的闸室，其渗透压力较大。（3）完建情况完建情况闸室全部建成尚未放水的情况。此时闸墙已闸室全部建成尚未放水的情况。此时闸墙已浇筑到顶，墙后填土已达到设计标高，并有闸面浇筑到顶，墙后填土已达到设计标高，并有闸面活荷载，地下水位尚未抬升，取与底板底面齐平活荷载，地下水位尚未抬升，取与底板底面齐平。这种计算情况的特点是作用在地基上的垂直荷。这种计算情况的特点是作用在地基上的垂直荷载较大。载较大。26（4）施工情况施工情况1）对于混凝土闸室结构，由于采用滑升模板）对于混凝土闸室结构，由于采用滑升模板和机械化浇筑系统，混凝土浇筑生产率很高，可和机械化浇筑系统，混凝土浇筑生产率很高，可能出现闸墙的混凝土已浇筑到顶，墙后填土尚未能出现闸墙的混凝土已浇筑到顶，墙后填土尚未填到设计标高，地下水也在闸墙底面以下，这时填到设计标高，地下水也在闸墙底面以下，这时对整体式闸室底板的工作条件可能最为不利。对整体式闸室底板的工作条件可能最为不利。2）对于施工期间临时分缝的整体式闸室底板）对于施工期间临时分缝的整体式闸室底板，还必须计算临时缝浇筑前、浇筑后的两种情况，还必须计算临时缝浇筑前、浇筑后的两种情况27(5)特殊工况 应考虑:校核洪水;排水管堵塞;止水破坏情况;对处于地震区的船闸，应进行地震情况的计算。28闸首结构计算尚应注意的问题闸首结构计算尚应注意的问题闸首本身的检修情况；闸首本身的检修情况；闸首与其他结构间的止水设备破坏的情闸首与其他结构间的止水设备破坏的情况；况；对闸首施工时期的计算情况，也应对不同对闸首施工时期的计算情况，也应对不同施工程序的工作情况进行核算。施工程序的工作情况进行核算。292.荷载组合荷载组合设计船闸时，应根据建筑物的工作条件及各种设计船闸时，应根据建筑物的工作条件及各种荷载同时作用的实际可能性来确定最不利的荷载荷载同时作用的实际可能性来确定最不利的荷载组合，选用相应的安全系数。组合，选用相应的安全系数。荷载组合可分为基本组合和特殊组合。荷载组合可分为基本组合和特殊组合。基本组合是指经常作用的或在建筑物某一出现机基本组合是指经常作用的或在建筑物某一出现机率较多的工作情况下的作用荷载的组合；率较多的工作情况下的作用荷载的组合；特殊组合是指建筑物偶然发生的或出现机率较少特殊组合是指建筑物偶然发生的或出现机率较少的工作情况下的作用荷载的组合。的工作情况下的作用荷载的组合。30基本组合基本组合：运用情况；：运用情况；基本组合基本组合：检修情况、完建情况及施工情况：检修情况、完建情况及施工情况特殊组合可分为两种情况：特殊组合可分为两种情况：特殊组合特殊组合为相应于校核洪水、排水管堵塞或止为相应于校核洪水、排水管堵塞或止水破坏情况的荷载；水破坏情况的荷载；特殊组合特殊组合为相应于运用期和检修期地震情况的为相应于运用期和检修期地震情况的荷载。荷载。溢洪情况的荷载列入基本组合溢洪情况的荷载列入基本组合。31荷载组合主要考虑情况自重设备力土压力水压力扬压力船舶荷载水流力波浪力活荷载地震力基本组合运用情况检修情况施工情况完建情况特殊组合校核洪水排水管堵塞及止水局部破坏运用+地震检修+地震荷 载 组 合注：溢洪情况列入基本组合。表6-632333435二、船闸的防渗布置二、船闸的防渗布置 船闸的防渗布置的影响因素：船闸的防渗布置的影响因素：地基的水文地质条件地基的水文地质条件(土壤性质、土层的分布、土壤性质、土层的分布、不透水层存在情况等不透水层存在情况等)作用水头的大小作用水头的大小船闸结构型式以及船闸在枢纽中位置等因素船闸结构型式以及船闸在枢纽中位置等因素地基土壤主要可分为砂性和粘性两大类。地基土壤主要可分为砂性和粘性两大类。砂性土壤，由于颗粒间无粘着力或粘着力很小，容易发生渗流变形。砂性土壤，由于颗粒间无粘着力或粘着力很小，容易发生渗流变形。因而防渗布置时，除了考虑减少渗透压力外，还应注意防止渗流变形，尤因而防渗布置时，除了考虑减少渗透压力外，还应注意防止渗流变形，尤其是在细砂和粉砂地基上更要特别注意。其是在细砂和粉砂地基上更要特别注意。粘性土壤颗粒间具有粘着力，不易发生渗流变形。粘性土壤颗粒间具有粘着力，不易发生渗流变形。因而防渗布置主要是减少渗透压力，提高建筑物抗滑稳定性。因而防渗布置主要是减少渗透压力，提高建筑物抗滑稳定性。36373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384